باتری خودرو چگونه کار میکند؟

باتری خودرو چگونه کار میکند؟

مانند بسیاری از وسایلی که روزمره از آن ها استفاده میکنیم مانند ریموت تلویزیون یا مسواک برقی، خودرو هم برای کار کردن نیاز به باتری دارد، و زماینکه خالی شود خودروی شما از کار خواهد افتاد.

مطمئنا میدانید که باتری بخش مهم خودروی شما است اما آیا می دانید که چگونه باعث روشن شدن موتور می شود؟ یا برق مورد نظر چراغ ها، رادیو یا سیستم سرمایش را چگونه تامین می کند؟ کار باتری ماشین چیست؟

باتری چیست؟

قبل از پرداختن به پیچیدگی های باتری خودرو، لازم است به نحوه عملکرد کلی باتری ها نگاهی بیندازیم. باتری دستگاهی است که انرژی شیمیایی را به الکتریسیته تبدیل می کند. باتری ها از سلول تشکیل شده اند و این سلول ها باعث تولید انرژی می شوند. به صورت کلی باتری ها انرژی شیمیایی را ذخیره کرده و در صورت لازم آن را به انرژی الکتریکی تبدیل می کنند.

در اوایل صنعت خودروسازی برای روشن کردن ماشین و آتش زدن سوخت درون موتور از الکتریسیته استفاده می شد. اما با گذر زمان خودروها تکامل یافتند و سیستم استارت، چراغ ها، بوق ها و بسیاری از وسایل الکتریکی دیگر به سیستم برقی خودروها اضافه شدند. اما برق این وسایل از کجا تامین می شود؟

باتری اصلی ترین بخش سیستم الکتریکی خودرو است که وظیفه تامین، ذخیره و تقسیم انرژی بین قسمت های مختلف این سیستم را برعهده دارد. باتری خودرو در تمام شرایط آب و هوایی کار میکند و از قطعات کم استهلاک و کم دردسر خودرو است. عمر مفید این قطعه حدود 3 تا 4 سال است که با توجه به شرایط استفاده ممکن است متغیر باشد.

باتری خودرو چگونه کار میکند؟

بیشتر باتری های خودرو برای ایجاد انرژی به واکنش شیمیایی سرب اسید متکی هستند. این باتری ها در دسته SLI قرار می گیرند. SLI مخفف “راه اندازی، روشنایی و احتراق” است. این نوع باتری برای تامین انرژی چراغ ها، لوازم جانبی و موتور شما، انرژی کوتاه مدتی را فراهم می کند. در زمان استارت زدن باتری موتور را روشن می کند و پس از آن نیروی مورد نیاز خودرو از طریق دینام تامین می شود.

یک باتری معمولی SLI دارای شش سلول است. هر سلول دارای دو صفحه یا شبکه است: یکی از سرب و دیگری از دی اکسید سرب. هر سلول قادر است حدود 2 ولت انرژی تولید کند در نتیجه شما یک باتری 12 ولت دارید. صفحات در اسید سولفوریک غوطه ور می شوند که باعث واکنش بین دو صفحه می شود. از نظر علمی، اسید به عنوان یک کاتالیزور عمل می کند. این اسید، واکنشی را در صفحه دی اکسید سرب ایجاد می کند و باعث می شود صفحه دو چیز تولید کند: یون ها و سولفات سرب. یون های تولید شده توسط صفحه دی اکسید سرب به صفحه مجاور واکنش داده و هیدروژن و سولفات سرب تولید می کنند.

نتیجه یک واکنش شیمیایی است که الکترون تولید می کند. الکترون ها به دور صفحات می چرخند و الکتریسیته تولید می کنند. برق از پایانه های باتری خارج می شود تا موتور و چراغ های جلو روشن شود و رادیو پخش شود.

این واکنش شیمیایی کاملاً برگشت‌پذیر است، به همین دلیل است که می توانید باتری را شارژ کنید. با وارد کردن جریان به باتری با ولتاژ مناسب، سرب و دی اکسید سرب روی صفحات تشکیل می‌شوند و می‌توانید بارها و بارها از باتری خود استفاده کنید.

اجزا و ساختار یک سلول باتری

الکترود مثبت که شامل:

صفحه مثبت: در یک باتری سرب اسید، صفحه با بار مثبت (مواد فعال) از اکسید سرب PbO2 تشکیل شده است که در یک الکترولیت غوطه ور است.

شبکه مثبت: شبکه مثبت از یک آلیاژ سرب تشکیل شده است و برای نگهداری مواد فعال و به عنوان منتقل کننده جریان استفاده می شود.

الکترود منفی که شامل:

صفحه منفی: صفحه با بار منفی (ماده فعال) از سرب خالص Pb تشکیل شده است که در یک الکترولیت نیز غوطه ور است.

شبکه منفی: مانند شبکه مثبت، از یک آلیاژ سرب تشکیل شده است و به همان شکل عمل می کند.

الکترودها با بارهای مختلف توسط یک جداکننده از یکدیگر جدا می شوند.

الکترولیت مخلوطی از اسید سولفوریک (H2SO4) و آب مقطر است. این الکترولیت می‌تواند به شکل مایع (باتری های سرب اسید معمولی یا نوع پیشرفته آن ها باتری EFB)، به شکل ژل (ژل باتری ها)، یا در یک حصاری از پشم شیشه‌ (مانند فناوری AGM برای کاربردهای جدیدترمانند استارت – استاپ) باشد.

چندین الکترود مثبت یک مجموعه صفحه مثبت و چندین الکترود منفی یک مجموعه صفحه منفی را تشکیل می دهند. مجموعه صفحه منفی و مثبت با هم یک بلوک صفحه را تشکیل می دهند و هر بلوک صفحه درون یک سلول باتری قرار میگیرد.

ظرفیت و قابلیت شروع سرد (CCA) باتری به تعداد صفحات در هر سلول بستگی دارد. هرچه صفحات بیشتری در یک سلول وجود داشته باشد و در نتیجه سطح بزرگ تری را تشکیل دهند، قدرت شروع سرد (CCA) که باتری می تواند ارائه دهد بیشتر است.

سلول ها در یک محفظه قرار دارند که از پلاستیک مقاوم در برابر اسید ساخته شده است. جعبه باتری از پلیپروپیلن و یا نوعی از پلاستیک ساخته می شود که دارای خانه های مجزا از یکدیگر است. در کف هر خانه برجستگی هایی (پل) وجود دارد که تکیه گاه صفحه های باتری است. روی در پوش خانه های باتری سوراخ هایی به منظور خروج گازهای متصاعد شده از واکنش های شیمیایی طراحی و تعبیه شده است.

با مشاهده ویدیو زیر می توانید با طریقه کار باتری آشنا شوید.

ولتاژ باتری

ولتاژ به میزان پتانسیل الکتریکی باتری شما اشاره دارد. باتری استاندارد خودرو در خودروهای امروزی یک باتری 12 ولتی است. هر باتری دارای شش سلول است که هر کدام با شارژ کامل 2.1 ولت دارند. باتری خودرو با ولتاژ 12.6 ولت یا بالاتر کاملاً شارژ شده در نظر گرفته می شود. هنگامی که ولتاژ باتری کاهش می یابد، حتی به مقدار کمی، تفاوت زیادی در عملکرد آن ایجاد می کند. جدول زیر نشان می دهد که با تغییر ولتاژ باتری، چه مقدار انرژی در باتری باقی می ماند.

واکنش شیمیایی در باتری

انرژی الکتریکی در باتری توسط یک واکنش شیمیایی تولید می شود. در مورد باتری سرب اسیدی، مخلوطی از اسید سولفوریک و آب که به عنوان الکترولیت شناخته می شود، با مواد فعال داخل باتری واکنش می دهد. ولتاژ باتری تا حد زیادی به غلظت اسید سولفوریک بستگی دارد. برای بدست آوردن ولتاژ 12.6 ولت یا بیشتر، درصد وزنی اسید سولفوریک باید 35 درصد یا بیشتر باشد. هنگامی که باتری تخلیه می شود، واکنش بین اسید سولفوریک و ماده فعال ترکیب متفاوتی را تشکیل می دهد و غلظت اسید سولفوریک کاهش می یابد. با گذشت زمان، این جریان باعث کاهش ولتاژ باتری می شود.

شاخص CCA باتری

مهمترین وظیفه باتری خودرو استارت زدن و روشن کردن موتور است. باتری در حالی که ولتاژ را به شمع ها می رساند، چرخش و دوران میل لنگ را هم حفظ می کند تا موتور خودرو روشن شود. موتور خودرو برای راه اندازی به نیروی میل لنگ نیاز دارند. نیروی مورد نیاز به عوامل زیادی مانند نوع موتور، اندازه موتور و دما بستگی دارد. به طور معمول، با کاهش دما، نیروی بیشتری برای راه اندازی موتور مورد نیاز است. یکی از دلایل این موضوع سفت بودن روغن خودرو در هوای سرد است. هرچه روغن سفت تر باشد، باتری جریان بیشتری باید صرف چرخاندن دنده فلایول بکند.

CCA شاخصی است که عملکرد استارت زدن در هوای سرد باتری را اندازه گیری می کند. این ویژگی به مقدار آمپری اشاره دارد که یک باتری 12 ولتی می تواند در دمای 0 درجه فارنهایت به مدت 30 ثانیه در حالی که باتری ولتاژ حداقل 7.2 ولت را حفظ کند، ارائه دهد. به عنوان مثال، یک باتری 12 ولتی با شاخص 600 CCA به این معنی است که در دمای 0 درجه فارنهایت، باتری به مدت 30 ثانیه جریان 600 آمپر را بدون افت کمتر از 7.2 ولت ارائه می دهد.

چرا باتری ماشین فرسوده می شود؟

طول عمر باتری به ریزش مواد صفحات باتری که در زمان شارژ و دشارژ اتفاق می افتد، بستگی دارد. گرمای زیاد باعث افزایش ریزش صفحات شده و باعث ایجاد اتصال کوتاه به دلیل تشکیل رسوب می‌شود.

همچنین دشارژ عمیق باتری که زمانی اتفاق می افتد که در زمان خاموشی خودرو بخواهید از لوازم برقی خودرو استفاده کنید، باعث خرابی باتری می شود. تخلیه ظرفیت باتری با استفاده از این روش برای مدت طولانی و سپس شارژ مجدد آن از طریق رانندگی می تواند باعث شود گوگرد موجود در محلول الکترولیت به سرب بچسبد و آسیب های دیگری به صفحات باتری وارد کند.

در همین رابطه می توانید دلایل و علائم فرسوده شدن باتری ماشین را به طول کامل مطالعه کنید.

نشانه های خرابی باتری ماشین

ماشین استارت نمی خورد یا سرعت استارت خودرو کم شده است

از مهترین نشانه های خرابی باتری استارت نخوردن خودرو است. همچنین استارت ضعیف خودرو نشانه ضعیف شدن باتری است.

روشن شدن چراغ موتور

چراغ چک موتور گاهی اوقات زمانی که قدرت باتری شما ضعیف است ممکن است ظاهر می شود.

ظاهر باتری تغییر کرده است.

هرگونه تغییر شکل مانند برآمدگی یا فرورفتگی در ظاهر باتری نشانگر خرابی باتری است. وارد شدن ضربه به باتری یا قرار گرفتن در معرض حرارت زیاد از دلایلی است که باعث تغییر ظاهر باتری می شود.

چراغ های هشدار داشبورد یا صفحه کیلومترشمار روشن نمی شود.

از دیگر علائم خرابی باتری روشن نشدن صحه کیلومتر شمار است.

زمان زیادی از آخرین تعویض باتری می گذرد.

طول عمر مفید باتری در شرایط ایده آل حدودا 2 تا 3 سال است. از آنجا که فراهم کردن شرایط ایده آل عملا غیر ممکن است پس طول عمر باتری کوتاه تر خواهد شد. اگر از زمانی که باتری خود را تعویض کرده اید حدودا 2 سال می گذرد احتمالا باتری خراب شده است و باید آن را تعویض کنید.

استفاده زیاد از باتری به باتری

در صورتی که برای روشن شدن خودرو نیاز مداوم به استفاده از باتری به باتری کردن دارن نشان دهنده خراب بودن باتری است.

استشمام بوی عجیب و بد

ممکن است بوی تند و بد تخم مرغ (بوی گوگرد) را در اطراف باتری حس کنید. علت آن می تواند نشتی باتری باشد. نشتی همچنین باعث خوردگی در اطراف پایه ها می شود.